油罐车废水回用生化Fenton处理工艺.docx

《油罐车废水回用生化Fenton处理工艺.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《油罐车废水回用生化Fenton处理工艺.docx（7页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、油罐车废水回用生化Fenton处理工艺随着国内石油化工行业的迅速发展，油罐车作为盛装和输送油品的重要工 具，其数量也在逐年增加。为保证油料的运输安全和品质稳定，必须定期对罐车 内壁进行清理检修。清洗站罐车种类多，污水成分复杂，油类质量浓度通常超过 500mgL,而且会含有硫化物、苯、挥发酚和四乙基铅等毒性较大的污染物。“水 污染防治行动计划”出台后对废水处理达标排放监管力度加大，对废水循环回用 的要求也更为严格。但目前我国还缺乏针对这类废水的处理技术研究,仍旧以“隔 油-混凝/气浮-生化”含油废水工艺作为主要处理路线，但实际处理过程中COD、 油类含量不易达标，常规生化工艺存在水力停留时间长、

2、处理效率低等问题，更 无法达到回用水标准。FentOn氧化技术对难降解有机污染物处理效果好，见效 快，且简便易行，通过对生化处理后油罐车清洗水进行FentOn氧化处理，污染 物各项指标达到了铁路回用水水质标准(TB/T30072000)要求，为油罐车清 洗水的回用提供了参考依据。1、油罐车清洗水深度处理技术发展随着我国对污水排放标准的提高，对生化后出水进行深度处理已势在必行。 深度处理技术迅速发展，主要在以下几个方面取得了新突破。D膜分离技术。膜分离是一项具有发展前景的处理技术，主要包括微滤、超滤和反渗透法。 该法是利用微孔膜将油珠和表面活性剂截留，用于除去乳化油和一些溶解油，适 合用于石油类

3、污染物含量高的含油污水，但使用膜分离前需要进行预处理，降低 进水中的污染物含量，防止膜污染。2)微波、声波和超声波脱水技术。微波在降低乳化液含油率的同时还能加热乳化液，促进水滴聚结;声波可加 速水珠聚结，提高脱水效率;超声波能够减少破乳剂的用量，降低能耗。微波水 处理技术具有的内加热特性和非热效应是其它水处理技术无法比拟的，但在使用 中还有待完善。3)高级氧化法。包括FentOn试剂法和类Fenton试剂法、半导体光催化氧化法、臭氧和组合 氧化法以及高铁酸盐类氧化法。Fenton法主要是利用Fe2+催化分解H202产生羟 基自由基(H0)来降解污染物，H0氧化电位高达+2.8V,电子亲和能为5

4、69. 3kJmol,具有很强的加成反应特性。特别是在一定的酸度下，Fe(OH)3以 胶体形态存在，具有凝聚、吸附性能，可除去水中部分悬浮物和杂质。因此Fenton 试剂在水处理中兼具了氧化和絮凝作用;氧化反应过程容易实施和控制，这使得 FentOn氧化法成为高级氧化中最实用、应用最广泛的方法之一，特别适用于高 浓度、难降解和具有生物毒性的工业废水处理，因此本项目选择FentOn氧化法 来对油罐车清洗水深度处理进行分析研究。2、实验部分2. 1水质特性废水取自某石化基地油罐车清洗站，清洗罐车种类以油罐车、沥青罐车、重 油罐车、轻油罐车为主，另有少量化学品罐车。以清洗后污水排入废水池中，经 过混

5、凝-序批式间歇活性污泥法(ASBR-SBR)处理后的出水作为实验用水。目前我 国还没有出台公路油罐车清洗水回用标准，根据铁路回用水水质标准中考察 的污染物种类，对公路油罐车清洗水中主要污染物进行了分析，如表1所示。表1油罐车清洗水生化处理后水质分析污染项目分析结果回用标准污染项目分析结果回用标准PH6.7-7.96.5-9.0COD(mgL)210.4 - 458.750p(NH4*-N)(mgL)2.14-5.82IOp(固体悬浮物)(mgL)7911720P(POj-P)Z(BgZL)0.23-1.53/浊度/NW92510p(油类)(mgL)22.14 - 35.8732.2实验方法将A

6、SBR-SBR出水进行沉淀后，准确量取上清液20OmL于锥形瓶中，在搅拌 状态下采用5gmol和lgmol的H2S04调节溶液PH分别为2. 0, 3. 0, 4. 0, 5. 0, 6.0, 7.0,然后在上述溶液中依次加入一定量质量分数为15%的FeS047H20溶 液以及质量分数为30%的H202溶液,n(Fe2) ： n(H202)分别为1 ： 5, 1 ： 10, 1 ： 15, 1 ： 20, 1 ： 25,保持转速200250rmin,反应12OnIirl后停止搅拌，静置 IOmin后用4gmol和lgmol的NaOH溶液调节溶液PH为6. 57. 0,静置20min 后取上清液

7、进行污染物指标测定。表2废水中主要襁物分析方法与斓分析项目分析方法仪艇号分析项目分析方法仅醒号COD快就雌化耨法HCA-100标准CoD消腌PH电懒PHS-25醺物PH计P(M)纳氏试剂分光光度法心型可见分光光度计P(网1旬酸胺分光光歌72hSW*mP(油类)耕分光光度法752耕分光献计3. 3分析方法根据水和废水监测分析方法，油罐车清洗水中主要污染物指标监测方法 及仪器设备如表2所示。测定时将生化后出水样品通过离心机以5000rmin的转 速离心6min,取上清液，通过FentOn氧化反应进行沉淀，再取上清液直接进行 各项指标的测定。3、实验结果与讨论目前FentOn反应在难降解有机废水处理

8、方面已有很多应用实例。影响 FentOn氧化效果的因素包括废水水质、H202投加量、n(Fe2+) ： n(H202).溶液 pH、反应时间、反应温度、压力和无机阴离子等。敖雪等用FentOn氧化法处理 丁苯橡胶生化出水，通过正交实验显示，影响COD去除率的因素根据影响程度排 列顺序为：H202投加量n(H202) : n(FeS04) Fenton氧化反应时间Fenton氧化 进水pH。郭小熙等处理石化含油废水生化出水的实验结果为：溶液初始pHH202 投加量n(H202) ： n(Fe2+)反应温度。因此废水水质不同，各因素作用效果和影 响权重比也有所不同。H202投加量、反应溶液PH和n

9、(Fe2+) ： n(H202)是在实际 使用过程中影响Fenton氧化结果的主要控制因素，是用于公路油罐车清洗水处 理时需要重点解决的问题。3.1 溶液pH研究表明Fenton技术在酸性条件下效果最为明显，反应系统的最佳PH通常 为25,因此首先探索溶液PH对Fenton氧化法处理油罐车清洗水生化出水的 影响。图1为n(Fe2+) ： n(H202)=l ： 20时，反应12Omin后不同PH范围下COD 的去除效果。处理前COD质量浓度为224.7mgL,由图1可知，在PH为24时 COD去除率为85.7%92.0%,去除效果较好，此时上清液中COD的质量浓度为 19. l32.2mgL,

10、达到回用水标准。Fenton氧化最佳PH为3. 0,当pH4, COD 去除率快速下降，由85. 7%降为48. 7乐 其变化趋势与柯杰等的研究结果一致。这是由于pH5后，H202会迅速分解成水和氧气，同时Fe2+失去作为催化剂的活 性而转化为铁的羟基配合物。3.2 n(Fe2+) ： n(H202)Fenton氧化主要反应为Fe2+H202fFe3+0H-+H0,其机理是利用H0的强 氧化性使有机污染物分解，提高Fe2+和H202的浓度会使H0量增加。但过量的 Fe2+或H202也会成为H0的捕获剂，发生如下反应：Fe2+H0O 季麻盘为 lofl9o8o7o6o5o4()3o2olooOO

11、OOOOOoO o.o.o S 用O.O.SO 图 8 7 & 5321w(o:20:25Fe3+0H-;H202+H0-H02+H20,造成H0的消耗，降低对污染物的去除效果， 因此可以得知溶液中Fe2+和H202存在着最佳的配比关系。SBR出水COD质量浓 度为204. 4mgL,调节溶液的PH为3. 0,然后令n(Fe2+) ： n(H202)分别为1 ： 5, 1 ： 10, 1 ： 15, 1 ： 20, 1 ： 25,反应120min后COD的去除结果如图2所示。结 果显示n(Fe2+) ： n(H202)为1 ： 151 ： 20时COD有较好的去除效果，处理后出 水达到回用水标

12、准。(Fezjj(H)Fe与H,0、不同配比对生化出水COD的影响3. 3 Fe2+或H202投加量章节3.2结果显示。402+)： n(H202)最佳配比为1 ： 20,为进一步探究不同 投药量对油罐车清洗水污染物的降解能力，在n(Fe2+) ： n(H202)为1 ： 20和PH 为 3.0 时，分别投入 FeS047H200.04, 0. 08, 0. 10, 0. 20, 0. 30, 0. 40, 0. 50g 和相应的H202量进行Fenton氧化实验，反应120min后对COD的降解结果如图 3所示。结果显示，在一定范围内，随着Fe2+和H202用量增多，上清液中COD 含量明显

13、减少。处理前CoD质量浓度为275.6mgL, FentOn处理后分别为43. 3, 35. 8, 23. 4, 22. 6, 20. 9, 60. 6, 74. 4mgL0 在 FeS047H20 投入量在 0. 04-0. 3g和相应量的H202作用下，COD去除率从84. 3%增至92. 4%,达到回用水标准。但 当FeS047H20投加量增大到0. 40g以后，COD的去除率明显下降。这表明了 Fe2+ 和H202过量后会争夺0H,因此造成COD去除率下降。0.00.04 0.080.10.20.30.40.5FeSOj7HQ投加量/g图3 Fe”投加量对COD的影响S0.0乐Xooo

14、gooooo 。87&54321OO.O0.OQ.O ( /1 l /1 7 6 5 4 3 2 1I(X)3. 4最佳条件下Fenton氧化法处理结果FentOn氧化法处理公路油罐车清洗生化出水最佳反应条件为：n(Fe2+): n(H202)=l ： (15-20),在此条件下，对生化出水连续多次取样进行处理并分析, 反应后上清液中COD、油类含量的监测结果如图4和图5所示，可以看出，出水 COD和P (油类)可分别降至44. 320. lmg/L和0. 82-0. 29mgL0其他污染物的 指标包括NH+4、PO3-4、固体悬浮物(SS)、浊度、色度的监测结果如表3所示。 其中生化处理后出

15、水P(NH+4)10mgL,已达到回用标准，但经过FentOn氧化反 应后其质量浓度下降至0.563. 15mgL, NH+4平均去除率达70%以上，显示 Fenton氧化法对NH+4仍有较高的去除率，这与郭小熙实验结果不同，原因可能 与氨氮的初始浓度有关。实验表明公路油罐车清洗水生化出水在经过Fenton氧 化法处理后，出水COD、油类含量等各项指标均符合铁路回用水水质标准要 求。4. 5成本分析根据上述结果，Fenton氧化法处理公路油罐车清洗水生化出水所需药剂费 用分别为：H2022. 25元Jt, FeS047H200. 1元t,质量分数为98%的H2S04和 NaOHo.71元t,合计2. 46元t但药剂成本和水质有极大相关性，因此实际工 程中还要致力于在生化阶段提高处理效果，以降低后期药剂成本。4、结语公路油罐车清洗水含高浓度石油和化工类难降解污染物，通常生化工艺处理 效率较低，水质达标难度大，当前我国还缺乏相关废水的处理技术与工艺研究。 对公路油罐车废水生化出水进行FentOn氧化后，探索较适宜的反应条件是： pH2.04.0, P(